專利名稱：基于多通道反饋的布里淵陀螺儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地，涉及一種基于多通道反饋的布里淵陀螺 儀。
背景技術(shù)：
陀螺儀是一種轉(zhuǎn)動傳感器，用于測定其所在載體的轉(zhuǎn)動角速度。陀螺儀被廣泛應(yīng) 用在各種飛行器及武器的制導(dǎo)，工業(yè)及軍事的多種精密測量等領(lǐng)域。常見的陀螺儀有三種 類型機械陀螺儀，激光陀螺儀，和光纖陀螺儀(Fiber-optic gyroscope, FOG)。后兩者皆 為光學陀螺儀。光學陀螺儀具有結(jié)構(gòu)緊湊，靈敏度高等特點，但是穩(wěn)定度不及一些現(xiàn)代機械 陀螺。由于應(yīng)用的需要，新型的陀螺儀應(yīng)具有高的靈敏度與穩(wěn)定度，較低的成本和功耗，以 及體積小等特征。光學陀螺的原理基于薩格納克效應(yīng)(Sagnac effect)。在閉合光路中，由同一光源 發(fā)出的沿順時針方向(CW)和逆時針方向(CCW)傳輸?shù)膬墒獍l(fā)生干涉，通過檢測相位差或 干涉條紋的變化，就可以測出閉合光路的旋轉(zhuǎn)角速度。薩格納克效應(yīng)的一種常見表達方式 是基于順時針方向(CW)和逆時針方向(CCW)傳輸?shù)膬墒舛a(chǎn)生的正比于旋轉(zhuǎn)角速度的 相位差，這個相位差被稱作薩格納克相移，其表達式如下
Λ/-.λ AΔ(Ζ) = ^Ω等式(1)
c其中ω為光的頻率，c為真空中的光速，A是光路所圍的面積(或者是與角速度矢 量方向垂直的面積投影)，Ω為轉(zhuǎn)動角速度。光纖陀螺儀通常包括干涉型陀螺儀，諧振型陀螺儀和布里淵光纖陀螺儀，其中布 里淵陀螺儀是在諧振型陀螺儀基礎(chǔ)上利用布里淵散射機制來實現(xiàn)的，其可以實現(xiàn)超窄線寬 和極高的靈敏性。

圖1示出了傳統(tǒng)的諧振型光纖陀螺儀的一個示例結(jié)構(gòu)。從光源發(fā)出的光所經(jīng)過的第一個保偏分束器可以采用50:50的保偏耦合器1，功 能是將所得到的線偏振光平分到兩個分支光路當中去，并保持同方向的線偏振。方向相反 的兩路主波束是通過耦合器2將能量耦合進環(huán)形腔的。這樣環(huán)形腔中順時針方向波束與環(huán) 形腔產(chǎn)生諧振，諧振響應(yīng)峰再由耦合器2耦合回光纖環(huán)中，由上方的耦合器3將諧振響應(yīng)峰 耦合出來由光電檢測器接收。環(huán)形腔中的逆時針方向波束由于達不到諧振條件不能夠產(chǎn)生 諧振，波束由耦合器2耦合進光纖環(huán)，再由下方的耦合器4將信號耦合出來由下方的光電檢 測器接收。環(huán)形腔中偏置調(diào)制作用是使系統(tǒng)處于諧振尖峰上。產(chǎn)生偏置調(diào)制信號所需的“抖 動”調(diào)制，是通過腔內(nèi)的壓電陶瓷調(diào)制器對腔長進行調(diào)制實現(xiàn)的。上方的光電檢測器接收的 信號經(jīng)解調(diào)后作為誤差信號，通過調(diào)節(jié)頻移保證系統(tǒng)處于諧振尖峰上。下方光電檢測器接 收的信號經(jīng)解調(diào)后作為誤差信號通過閉環(huán)處理電路施加一個附加的頻移Δ fK，這個頻移值 就代表了旋轉(zhuǎn)角速率信號，它對應(yīng)著兩個反相旋轉(zhuǎn)光路之間的諧振頻差。
對于傳統(tǒng)的諧振型光纖陀螺儀，為了使得輸入光可以在光學腔中產(chǎn)生諧振，必須 使得輸入光的頻率范圍覆蓋諧振腔的自由光譜范圍(FSR)，同時輸入光的相干長度又要大 于光纖諧振腔的長度和精細度的乘積。通常，輸入光的線寬越窄，諧振型光纖陀螺儀的靈敏 度越高，所以在一般的諧振型光纖陀螺中，需要對輸入光進行掃頻處理，掃頻范圍要大于自 由光譜范圍。布里淵陀螺儀的工作機制與諧振型陀螺儀的工作機制不同。在布里淵陀螺儀中， 輸入光是大功率的窄線寬抽運光，因此，在光纖中傳輸時，由于非線性的布里淵散射(SBS) 效應(yīng)，通常會產(chǎn)生反向的斯托克斯光，斯托克斯光相比輸入光存在GHz量級的頻移，并且具 有一定的展寬。如果斯托克斯光的線寬超過了自由光譜范圍，則就會滿足諧振條件。如果 采用雙向輸入的方式，也會產(chǎn)生雙向的諧振輸出，根據(jù)Sagnac效應(yīng)，在旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)中，兩個 方向的諧振頻率不同，檢測兩個方向輸出光的拍頻信號，從而可以得到系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種基于多通道反饋的布里淵陀螺儀，包括窄線寬激光光源、摻鉺光纖放大器、第一 和第二光隔離器、50:50耦合器、90:10耦合器、多段單模光纖、多模光纖、法布里珀羅濾波 器和光電轉(zhuǎn)換器，其中，所述窄線寬激光光源的輸出端經(jīng)由第一光隔離器與所述摻鉺光纖放大器的輸入 端相連，所述摻鉺光纖放大器的輸出端經(jīng)由第二光隔離器與所述50:50耦合器的輸入端口 相連，所述50 50耦合器的兩個輸出端口分別經(jīng)由光纖連接所述90 10耦合器的兩個耦合 端口，所述90 10耦合器的兩個直通端口與多段單模光纖和多模光纖相連形成諧振環(huán)，所 述50 50耦合器的另一輸出端口經(jīng)由光纖與所述法布里珀羅濾波器的輸入端相連，所述法 布里珀羅濾波器的輸出端與所述光電轉(zhuǎn)換器的輸入端相連。
2.如權(quán)利要求1所述的布里淵陀螺儀，其中，在所述多模光纖包括多段多模光纖時，所 述單模光纖和多模光纖是按照單模光纖-多模光纖-單模光纖的方式連接的。
3.如權(quán)利要求2所述的布里淵陀螺儀，其中，所述多模光纖的外芯直徑為125μπι，內(nèi)芯 直徑為100 μ m，長度為5m。
4.如權(quán)利要求2所述的布里淵陀螺儀，其中，所述單模光纖的長度為30m。
5.如權(quán)利要求1所述的布里淵陀螺儀，還包括第一和第二可調(diào)衰減器，其中，所述第一 可調(diào)衰減器設(shè)置在所述第二光隔離和50:50耦合器的輸入端口之間，以及所述第二可調(diào)衰 減器設(shè)置在所述法布里珀羅濾波器的輸出端與所述光電轉(zhuǎn)換器的輸入端之間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于多通道反饋的布里淵陀螺儀，包括窄線寬激光光源、摻鉺光纖放大器、第一和第二光隔離器、50:50耦合器、90:10耦合器、多段單模光纖、多模光纖、法布里珀羅濾波器和光電轉(zhuǎn)換器，其中，窄線寬激光光源的輸出端經(jīng)由第一光隔離器與所述摻鉺光纖放大器的輸入端相連，所述摻鉺光纖放大器的輸出端經(jīng)由第二光隔離器與所述50:50耦合器的輸入端口相連，50:50耦合器的兩個輸出端口分別經(jīng)由光纖連接所述90:10耦合器的兩個耦合端口，90:10耦合器的兩個直通端口與多段單模光纖和多模光纖相連形成諧振環(huán)，50:50耦合器的另一輸出端口經(jīng)由光纖與法布里珀羅濾波器的輸入端相連，法布里珀羅濾波器的輸出端與光電轉(zhuǎn)換器的輸入端相連。
文檔編號G02B6/255GK102003960SQ20101051608
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者朱立新, 李正斌, 王玉杰, 蔣云, 賈雷 申請人:北京大學